Cuando soñamos, nuestro cerebro está lleno de actividad eléctrica ruidosa que parece casi idéntica a la del cerebro despierto.
Pero los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, han extraído del ruido una señal que define de manera única el sueño o el sueño REM, lo que potencialmente facilita el seguimiento de las personas con trastornos del sueño, así como de los pacientes en coma inconsciente o bajo anestesia.
Cada año, cientos de miles de personas se someten a estudios nocturnos para diagnosticar problemas con su sueño, la mayoría de ellos conectados a un electroencefalograma EEG para monitorear la actividad cerebral a medida que avanzan desde la vigilia hasta el sueño profundo de ondas lentas y luego haciaSueño REM. Pero los EEG por sí solos no pueden decir si un paciente está despierto o soñando: los médicos solo pueden distinguir el sueño REM registrando los movimientos oculares rápidos de ahí el nombre y el tono muscular, ya que nuestros cuerpos se relajan en una parálisis general para prevenirnosotros de actuar nuestros sueños.
"Realmente ahora tenemos una métrica que te dice con precisión cuándo estás en el sueño REM. Es una métrica universal de estar inconsciente", dijo Robert Knight, profesor de psicología y neurociencia de UC Berkeley y autor principal de un artículo que describe la investigaciónque se publicó el 28 de julio en la revista en línea eLife .
"Estos nuevos hallazgos muestran que, enterrado en la electricidad estática del cerebro humano, hay algo absolutamente único: una simple firma", dijo el coautor e investigador del sueño Matthew Walker, profesor de psicología y neurociencia de UC Berkeley ".Y si medimos esa simple firma eléctrica, por primera vez, podemos determinar con precisión qué estado de conciencia está experimentando alguien: soñando, despierto, anestesiado o en sueño profundo ".
La capacidad de distinguir el sueño REM por medio de un EEG permitirá a los médicos monitorear a las personas bajo anestesia durante la cirugía para explorar cómo la inconsciencia inducida por narcóticos difiere del sueño normal, una pregunta aún sin resolver. Esa es la razón principal por la que la primera autora Janna Lendner, médico residente en anestesiología, inició el estudio.
"A menudo les decimos a nuestros pacientes que 'Te irás a dormir ahora', y tenía curiosidad por saber cuánto se superponen estos dos estados", dijo Lendner, becaria postdoctoral de UC Berkeley en su cuarto año de residencia en anestesiología en elUniversity Medical Center en Tübingen, Alemania. "La anestesia puede tener algunos efectos secundarios. Si aprendemos un poco sobre cómo se superponen, tal vez la anestesia secuestra algunas vías del sueño, podríamos mejorar la anestesia a largo plazo".
El sueño calma el cerebro
El sueño, como escribió Walker en su libro de 2017, "Por qué dormimos", "enriquece una diversidad de funciones, incluida nuestra capacidad para aprender, memorizar y tomar decisiones y elecciones lógicas. Sirviendo benévolamente a nuestra salud psicológica, el sueño recalibra nuestrocircuitos cerebrales, lo que nos permite navegar los desafíos sociales y psicológicos del día siguiente con serenidad ".
La interrupción del sueño interfiere con todo esto, aumentando el riesgo de enfermedades médicas, psiquiátricas y neurológicas.
La mayoría de las investigaciones sobre el sueño se centran en las ondas rítmicas sincronizadas que fluyen a través de la red neuronal del cerebro, desde las ondas lentas que señalan el sueño profundo, típicamente en las primeras horas de la noche, hasta las ondas de frecuencia más altas típicas del sueño onírico.Estas ondas surgen por encima de una gran cantidad de actividad general, también llamada 1 / f, que generalmente se descarta como ruido y se ignora.
Pero Knight y su laboratorio han estado analizando este "ruido" durante una década y descubrieron que contiene información útil sobre el estado del cerebro. En 2015, por ejemplo, él y Bradley Voytek, un ex estudiante de doctorado ahora en elprofesores de UC San Diego, descubrieron que la cantidad de actividad de alta frecuencia aumenta con la edad. Lendner ahora ha descubierto que una disminución más rápida de la actividad de alta frecuencia, en relación con la actividad de baja frecuencia, es una característica única del sueño REM.
"Existe esta actividad de fondo, que no es rítmica, y la hemos pasado por alto durante bastante tiempo", dijo Lendner. "A veces, se le ha llamado ruido, pero no es ruido; lleva mucha información, también sobre el nivel de excitación subyacente. Esta medida permite distinguir el sueño REM de la vigilia con solo mirar el EEG ".
Dado que las ondas lentas están asociadas con la inhibición de la actividad en el cerebro, mientras que la actividad de alta frecuencia, como la que se encuentra durante la vigilia, está asociada con la conducta excitadora, la disminución más aguda puede ser una indicación de que muchas actividades en el cerebro,incluidos los relacionados con el movimiento muscular, se aprietan durante el sueño REM.
La nueva medida cuantifica la relación de la actividad cerebral en diferentes frecuencias - cuánta actividad hay en frecuencias de aproximadamente 1 ciclo por segundo a 50 ciclos por segundo - y determina la pendiente, es decir, qué tan rápido cae el espectro.Esta "caída" de 1 / f es más aguda en el sueño REM que en la vigilia o cuando está bajo anestesia.
Lendner encontró esta medida característica en la actividad cerebral nocturna de 20 personas registrada mediante electrodos de EEG en el cuero cabelludo en el laboratorio de sueño de Walker en UC Berkeley y en 10 personas a las que se les colocaron electrodos en el cerebro para buscar las causas de la epilepsia como un prólogo necesario para el cerebrocirugía para aliviar las convulsiones.
También registró la actividad cerebral en 12 pacientes con epilepsia y otros 9 pacientes que se sometieron a cirugía de columna con el anestésico general común Propofol.
Lendner ahora está revisando las grabaciones cerebrales de pacientes en coma para ver cómo varía su actividad cerebral en el transcurso de un día y si la disminución de 1 / f puede usarse para indicar la probabilidad de salir del coma.
"Más importante aún, creo que es otra métrica para evaluar estados de coma", dijo Knight. "1 / f es muy sensible. Podría resolverse, por ejemplo, si alguien estuviera en un estado de conciencia mínima y noen movimiento y si están más alerta de lo que cree ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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